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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

FACULTAD DE

INGENIERIA

CIMENTACIONES PROFUNDAS

CARRERA PROFESIONAL: INGENIERIA CIVIL CÁTEDRA

: MECANICA DE SUELOSII

CATEDRÁTICO

: Ing. PERCY DE LA CRUZ INGA

SEMESTRE

: VI

SECCIÓN

: B1

ALUMNO

: CRUZ POMA, Jesús Ricardo HUANCAYO-PERU 2016

MECÁNICA DE SUELOS II

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DEDICATORÍA: EL PRESENTE TRABAJO DEDICAMOS A NUESTROS PADRES, YA QUE ELLOS DÍA A DÍA NOS APOYAN EN ESTA ETAPA UNIVERSITARIA, CON EL ÚNICO OBJETIVO DE ENCAMINARNOS HACIA EL CAMINO CORRECTO.

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INTRODUCCION Los procesos constructivos y la aplicación de cimentaciones profundas, solo se cuenta con el Reglamento para la Seguridad Estructural de Construcción, se establecen los requerimientos mínimos sobre las cargas aplicadas y las características físicas básicas de los pilotes prefabricados o colados insitu. Reglamento de Diseño Sísmico definitivo. Fue hasta el año de 1989 que se hizo necesario, de conformidad a la información sismológica registrada y procesada, corregir las eficiencias más notorias del Reglamento de Diseño Sísmico vigente en esa época. En la actualidad se cuenta con una mayor información sobre la incidencia sísmica en el país y con los conocimientos técnicos suficientes para establecer requisitos mínimos de seguridad estructural de las construcciones.

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INDICE ............................................................................................................................................................. 2 DEDICATORÍA: ................................................................................................................................ 2 INTRODUCCION .............................................................................................................................. 3 INDICE ............................................................................................................................................... 4 GENERALIDADES: ......................................................................................................................... 5 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LAS CIMENTACIONES ............................................... 5 Cimentaciones Profundas............................................................................................................ 6 Tipos de cimentaciones profundas ........................................................................................... 6 Pilotes............................................................................................................................................ 6 Pilas ............................................................................................................................................... 6 Micro pilotes: ............................................................................................................................... 7 Muros pantalla............................................................................................................................. 7 Clasificación de cimentaciones profundas:............................................................................ 8 a-

Clasificación según las dimensiones de la cimentación profunda ...................... 8

b-

Clasificación según el material de construcción....................................................... 8 - Pilotes de concreto................................................................................................................. 8 - Pilotes de acero...................................................................................................................... 8 - Pilotes mixtos.......................................................................................................................... 8 -Pilotes de madera ................................................................................................................... 8

c-

Clasificación según el procedimiento constructivo ................................................. 9

d-

Clasificación según la transmisión de carga al subsuelo....................................... 9 Carga vertical ............................................................................................................................ 9 Carga horizontal y vertical..................................................................................................... 10

Función de los pilotes................................................................................................................. 10 Pruebas preliminares en cimentaciones profundas ........................................................... 11 Desventajas que presentan los pilotes de concreto........................................................... 11 Ventajas en el uso de pilotes de concreto ............................................................................ 12 ¿En qué casos se utilizan las Cimentaciones Profundas? ............................................... 12 CONCLUSIONES........................................................................................................................... 14 BIBLIOGRAFIAS ............................................................................................................................ 15

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GENERALIDADES: Es evidente, para que una estructura ofrezca una seguridad y comportamiento razonable ha de contar con una cimentación adecuada. Aunque la cimentación es algo que no llama la atención y pasa inadvertida por los usuarios de la estructura, la organización de sus elementos básicos y el estudio de cada una de sus partes suele a veces exigir del ingeniero o proyectista la mayor destreza y el mejor criterio del que normalmente necesita para redactar el proyecto. La construcción de una cimentación es, a veces, el trabajo más difícil de todos los que se presentan al realizar una obra. La responsabilidad del buen funcionamiento de una cimentación recae sobre el que la estudia y proyecta. El constructor podrá tener problemas para realizar lo que figura en los planos y especificaciones pero no es responsable del mal criterio que se haya seguido para concebir y diseñar el proyecto. FACTORES QUE INTERVIENEN EN LAS CIMENTACIONES Existen varios tipos de cimentaciones, los cuales dependen entre otras cosas

de

su forma de interactuar con el suelo, esto es, la manera en que transmiten al suelo las cargas que soportan, también dependen de su técnica de construcción y del material con que son fabricadas así como: mano de obra y equipo que se requiere para construirlas, que puede ser sencillo en algunos casos o muy especializado en otros, lo que se refleja directamente en la dificultad para llevarlas a cabo y en su costo. También puede influir la situación económica del lugar deconstrucción o bien podría darse el caso extremo de que la obra sea tan compleja y el terreno tan malo para construirla que sea necesario desarrollar un tipo de cimentación muy especial. Aunque cada país ha generado ciertas técnicas constructivas y de diseño muy particulares, basándose principalmente en sus necesidades y experiencias propias. El conocimiento del terreno y de sus propiedades geo mecánicas es esencial para conocer la viabilidad económica de algunas tipologías de edificios y en todos los casos una parte sustancial del presupuesto de estructuras.

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Los nuevos terrenos urbanizables tienen estratos de peor capacidad portante que exigen en muchos casos soluciones especiales de cimentación. Además es un hecho que las reclamaciones de mayor importancia y coste son motivadas en problemas derivados del suelo y sus cimentaciones. Una correcta evaluación de la capacidad portante del terreno y del efecto de empujes en muros de contención, redunda ya no sólo en la seguridad si no en la economía de las soluciones técnicas adoptadas. Cimentaciones Profundas Si el nivel apto para cimentar está muy por debajo de la zona inferior de la estructura, la excavación necesaria para proceder a una cimentación directa sería muy costosa y se recurre a una cimentación profunda. El término profunda puede producir confusiones, por ejemplo, un edificio con varios sótanos cimentados con zapatas o losas de cimentación. A las cimentaciones profundas se les suele llamar también indirecta. Si a 5 o 6 metros, no se alcanza suelo firme, la cimentación directa resulta excesivamente cara y es preferible estudiar un sistema de cimentación profunda. En general se recomienda el uso de una cimentación profunda para apoyar una estructura cuando los esfuerzos inducidos en el suelo por las cargas o acciones a que está sometida exceden la resistencia o capacidad de soporte de los estratos más superficiales, o cuando las restricciones de funcionamiento u operación obliguen a dicha solución. Tipos de cimentaciones profundas Pilotes: Son elementos esbeltos que se emplean para transmitirlas cargas de la superestructura y peso propio a través de estratos de suelo de baja capacidad de carga hasta suelos más profundos o estratos de rocas que posean la resistencia requerida. Pilas: Son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la de los pilotes, las cuales también transmiten al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto.

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Micro pilotes: Son elementos estructurales cuyos diámetros están comprendidos entre 0.15 y menores de 0.30 m. Los demás frecuente aplicación en el recalce de estructuras son los de diámetro 0.22 m. Se define como un pilote de pequeño diámetro, que transmite la carga de una estructura a estratos de suelos más profundos, principalmente por fricción de su fuste con el suelo y en menor medida por su punta, con asentamientos prácticamente nulos. Muros pantalla: Los Muros Pantalla constituyen un tipo de Cimentación Profunda muy usada en edificios de altura, que actúa como un muro de contención y brinda muchas ventajas por ahorro de costes y mayor desarrollo en superficies. Es la tipología de Cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras de contención de agua subterránea en túneles y carreteras. El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno. Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma temporal para la contención y retención de paredes.

En las grandes ciudades, para obtener más espacios de uso en edificios, se proyectan sótanos o subsuelos que muchas veces llegan hasta 20 metros de profundidad. Son éstas las soluciones ante los elevados costes de terrenos y la necesidad de obtener mayor superficie. A estos efectos, se trata de conseguir muros de contención del menor espesor posible conservando una buena calidad y que ofrezcan seguridad y buen diseño.

Flotación:

Las Cimentaciones por

Flotación se

basan

en

el Principio

de

Arquímedes que postula lo siguiente: -

Todo cuerpo sumergido en un líquido estático experimenta un empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del líquido desalojado.

-

Por ello, deberá preverse en este tipo de construcciones que se ejecuten perfectamente impermeables calculando la reacción al empuje ascendente vertical para evitar el hundimiento o el volteo de la estructura.

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Clasificación de cimentaciones profundas: Para clasificar las cimentaciones profundas, es necesario mencionar la intervención de algunos factores: a- Clasificación según las dimensiones de la cimentación profunda La clasificación de las cimentaciones profundas se basa en los anchos de sus secciones transversales, tal como se muestra en la tabla b- Clasificación según el material de construcción En el esquema siguiente se muestran los materiales más utilizados para la fabricación de pilotes. - Pilotes de concreto. a) Elementos prefabricados: son elementos estructurales de cimentación profunda que son fabricados en moldes, de acuerdo con las especificaciones, antes de ser instalados en el subsuelo. b) Elementos colados en lugar: el concreto es depositado directamente en perforaciones realizadas en el subsuelo, por lo que la cimentaciones fabricada en el lugar donde quedara ubicada - Pilotes de acero. Resistentes a cargas de altas magnitudes y a esfuerzos cortantes y flexionantes considerables; pueden alcanzarse grandes profundidades con unión de piezas por roscado o soldadura. Su principal desventaja es que el área de la sección disminuye por efectos de la corrosión. - Pilotes mixtos. Constituidos por piezas de distintos materiales. Los más comunes son los formados por piezas metálicas y de concreto. El propósito principal es aprovechar las ventajas de cada material según las condiciones del terreno. -Pilotes de madera Es el pilote más antiguo que se conoce. Generalmente posee sección circular no uniforme y su longitud rara vez alcanza los 20 metros. Es necesario proporcionarles un tratamiento adecuado con la finalidad de prolongarles su vida útil

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c- Clasificación según el procedimiento constructivo El procedimiento constructivo depende de las condiciones del subsuelo, de las especificaciones estructurales, así como de los recursos disponibles, pudiéndose clasificar considerando el desplazamiento del subsuelo generado durante la instalación de los elementos. - Con desplazamiento Hincados a percusión, presión y vibración. Los elementos prefabricados, así como los perfiles y tubería metálica, son instalados en el subsuelo sin realizar previamente una perforación, aplicándoles energía dinámica y presión en suelos blandos, y vibración en suelos predominantemente friccionante. - Con poco desplazamiento Hincado en una perforación previa. En el caso de que las características del subsuelo por su resistencia no permitan la instalación de los elementos de cimentación, se especifica una perforación previa a su hincado. Hincado con chiflón El chiflón de agua es utilizado para hincar elementos pre colados o de acero en suelos compuestos por arena suelta, la cual es transportada por el flujo al exterior. - Sección transversal pequeña Se instalan tubos y perfiles metálicos sin perforación previa, debido a su reducida área trasversal, provoca un desplazamiento del subsuelo en ocasiones imperceptible. - Pilotes sin desplazamiento. Son aquellos pilotes que en su proceso constructivo, el terreno es removido para posteriormente construir o colocar el pilote dentro de la perforación. d- Clasificación según la transmisión de carga al subsuelo. - La forma en que las pilas y los pilotes transfieren las cargas al subsuelo define el tipo de cimentación clasificándose dela siguiente manera. Carga vertical . Punta. La carga vertical es transmitida al estrato localizado en la punta de los elementos de cimentación profunda.

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. Fricción La transmisión de las cargas al subsuelo se desarrolla a través del contacto de los diferentes estratos con el fuste de los pilotes o las pilas dependiendo del sentido de los esfuerzos, la cimentación puede ser de apoyo o de anclaje. . Mixta. Se considera mixta la transmisión de la carga vertical descendente al subsuelo, cuando en el diseño de los elementos los esfuerzos son distribuidos en la punta y en el fuste; en la realidad esta condición es la que prevalece, la cual depende de la compatibilidad de los desplazamientos, sin embargo cuando los esfuerzos en la punta o en el fuste son reducidos en el cálculo se desprecia. Carga horizontal y vertical. En estructuras que generan cargas horizontales hacia la cimentación, además de las verticales, puede ser recomendable el uso de pilotes inclinados, con el propósito de que la fuerza resultante sea transmitida adecuadamente al subsuelo por la cimentación profunda elegida. En el caso de la ocurrencia de acciones sísmicas, los pilotes inclinados provocan concentraciones de esfuerzos considerables en la losa que se apoya en ellos, lo cual debe ser analizado en su diseño. Si la carga horizontal es moderada, es preferible usar pilotes instalados verticalmente y aprovechar la reacción pasiva del suelo superficial. Función de los pilotes Los pilotes son miembros estructurales hechos de acero, concreto o madera y se usan para construir cimentaciones que son profundas y cuestan más que las cimentaciones superficiales. A pesar del costo, el uso de pilotes es a menudo necesario para garantizar la seguridad estructural. La siguiente lista identifica algunas de las condiciones que requieren cimentaciones de pilotes -

Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad portante del suelo.

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Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad; es el caso de edificios que apoyan en terrenos de baja calidad.

-

Cuando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.

-

Cuando la edificación está sobre agua.

-

Cuando los cimientos están sometidos a esfuerzos detracción. Aquí tenemos varios casos:

-

En edificios de altura expuestos a fuertes vientos.

-

En construcciones que requieren de elementos que trabajen a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo.

-

Las cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisión, plataformas fuera de la costa y losas de sótanos debajo del nivel freático están sometidas a fuerzas de levantamientos. Algunas veces se usan pilotes para estas cimentaciones y así resistir la fuerza de levantamiento.

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Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los muros de contención de los muelles.

Pruebas preliminares en cimentaciones profundas En todos los proyectos importantes es común que se justifique económicamente efectuar pruebas de carga preliminares en pilotes o pilas como una guía para seleccionar el tipo, longitud y capacidad permisible de los cimientos antes de llegar al diseño final; esta prueba debe realizarse durante la construcción cuando el objetivo sea verificar las hipótesis de diseño. En obras pequeñas en las que se tiene un número reducido de pilotes o pilas, generalmente es más económico diseñar conservadoramente la cimentación que efectuar pruebas de carga, de la cual estaremos mencionando más adelante. Desventajas que presentan los pilotes de concreto -

Un pequeño corrimiento de tierra alrededor del pilote sin reforzar puede quebrarlo.- Un empuje hacia arriba, actuando sobre el fuste de un pilote sin

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camisa permanente, ni el refuerzo puede destruirlo al hacerlo trabajar a tensión. -

Es difícil efectuar un buen colado si el tubo del pilote se llena de agua, a no ser que se emplee aire comprimido.

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La dificultad de aumentar o reducir su longitud en caso de que ésta no sea bien estimada.

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Es difícil saber a simple vista cuando un pilote ha fallado, ya que no es necesario que el pilote des aparezca en las profundidades subterráneas ni tampoco que se rompa o doble.

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Si un pilote es colocado en un lugar equivocado, ya no es posible su extracción para reutilizarlo.

Ventajas en el uso de pilotes de concreto -

Resultan convenientes cuando las condiciones del suelo no son favorables para la utilización de otro tipo de cimentaciones.

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Proporcionan buenas soluciones para la distribución de cargas en el subsuelo ya que pueden trabajar individualmente o en grupos de pilotes.

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Presentan resistencia a los ataques químicos y biológicos.

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Los pilotes hincados, en un estrato de suelo friccionante pueden llegar a alcanzar elevadas resistencias por fricción.

¿En qué casos se utilizan las Cimentaciones Profundas? a.- Se opta por cimentaciones profundas cuando los esfuerzos transmitidos por el edificio no pueden ser distribuidos suficientemente a través de una cimentación superficial, y en la solución probable se sobrepasa la capacidad portante del suelo. b.- Cuando el terreno tiende a sufrir grandes variaciones estacionales: por hinchamientos y retracciones. c.- Cuando los estratos próximos al cimiento pueden provocar asientos imprevisibles y a cierta profundidad, caso que ocurre en terrenos de relleno o de baja calidad. d.- En edificios sobre el agua.

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e.- Cuando los cimientos están solicitados a tracción; tal como ocurre en edificios altos sometidos a esfuerzos por vientos, o en estructuras que necesitan elementos sometidos a tracción para lograr estabilidad, como estructuras de cables o cualquier estructura anclada al suelo. f.- Para resistir cargas inclinadas, como aquellos pilotes que se colocan en los muelles para resistir el impacto de los cascos de barcos durante el atraque (tablestacado) g.- Para el recalce de cimientos existentes.

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CONCLUSIONES -

Las cimentaciones son elementos de una estructuras que pasan a conforma una parte esencial de la misma debido a que ellas van a permitir la comunicación de la cargas de la estructuras hacia el terreno, con lo que ayudan al terreno, al suelo, a resistir esta cargas, por lo que el mismo no sufrirá y se comportara idealmente para las condiciones que se está sometiendo. Por lo tanto la cimentación viene a conforma las bases de la estructura y de ahí que el comportamiento de edificación u obra civil va estar forzado a como esta trabaje y se comporte.

-

Debido a la importancia que cobra la cimentación, la misma esta forzada a cumplir con ciertos parámetros geométricos, de presión, de conformación que responden a las características del suelo y de las cargas de la estructuras y los cuales se esbozaron a lo largo del trabajo. Por lo tanto el diseño de una cimentación no es algo que se realiza de manera intuitiva sino que cumple con una metodología de diseño que evalúa desde la forma de la cimentación hasta la profundidad que esta va comprender, así como también las características naturales del suelo.

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BIBLIOGRAFIAS -

http://www.tesisymonografias.net/cimentaciones-profundas/1/

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http://es.slideshare.net/xtian091/cimentacion-profunda

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https://es.scribd.com/doc/68077807/Tema-Cimentaciones-Superficiales-yProfundas

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http://www.construmatica.com/construpedia/Cimentaciones_Profundas

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https://es.wikipedia.org/wiki/Cimentación#Cimentaciones_profundas

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